KR19990024319A - 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수배관의 물에 의해 발생하는 부식 및 스케일의 형성을 억제하는 수처리제 및 그 방법에 관한것으로써, 몰르브덴산염 0.1~30중량%, 아질산염 0.1~50중량%, 포스포네이트 0.1~40.0중량%, 아졸계 화합물 0.1~20.0중량% 및 잔부로서 물을 포함하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물을 제공한다.

Description

수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물 및 그 방법

본 발명은 수배관내의 물에 의해 발생하는 부식 및 스케일의 형성을 억제하는 수처리제 및 그 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 몰리브덴산염, 아질산염, 포스포네이트 및 아졸계 화합물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 수배관용 수처리제 조성물에 관한 것이다.

전기전도체인 금속이 이온전도체인 전해질 내에 포함되어 있거나 서로 접촉하면, 금속표면의 상태가 불균일하게 되어 표면에 양극과 음극이 형성된다. 이때 음극은 전자를 방출하고 전해질 내로 용해되며, 양극에서는 음극으로부터 이동해온 전자가 전해질 속의 이온과 결합하게 되는데, 이러한 반응과정을 통하여 금속이 본연의 모습인 산화물 상태로 되돌아가려는 현상을 부식이라고 한다. 그리고, 수배관 내의 물 속에 녹아있는 칼슘염, 마그네슘 염 등의 양이온이 음이온과 결합하여 탄산염이나 수산화물의 형태로 침전된 것을 스케일이라고 하는데, 이러한 스케일이 형성되면 금속 배관의 열전도도가 나빠질 뿐 만 아니라, 금속배관의 국부 부식을 유발하게 된다. 냉각탑, 열교환기, 밀폐 및 개방 냉각 시스템 등의 수배관에서 이러한 부식 및 스케일 형성 현상이 발생하면 산업 장치에 커다란 장애를 줄 수 있으며, 농축 운전을 실시하는 개방 순환 냉각시스템의 경우에는 열부하를 많이 받는 열교환기의 열전달면에 2가 금속염의 스케일을 형성되어 국부부식을 유발하거나 배관의 막힘 현상을 초래할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위한 종래의 수처리제 조성물로서는 크롬염을 사용하거나(미합중국 특허 제 4,324,684호), 인산염과 아졸게 화합물을 사용하거나 아크릴계 중합체, 말레익게 중합체와 인산염을 사용하거나 리그닌, 탄닌(미합중국특허 제 4,149,969호, 제 4,411,865호, 제4,530,955호) 등을 사용하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 수처리제 조성물들은 부식을 방지하는 효과나 스케일을 억제하는 능력에서 다소 차이는 있지만 만족할 만한 성과를 기대할 수 없을 뿐 만 아니라 특히, 크롬염의 경우에는 공해유발, 인체독성, 안정성 등의 여러 문제점으로 인하여 사용이 규제되어 있고, 아연염의 경우에는어폐류에 치명상을 줄수 있으며, 무기인산염의 경우에는 관리상태에 따라 열부하를 많이 받는 열교환기 내에 칼슘포스페이트 스케일을 형성시키는 단점을 지니고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 동시에, 사용이 간편하고 안전한 수처리제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 몰리브덴산염 0.1 내지 30중량%, 아질산염 0.1 내지 50중량%, 포스포네이트 0.1 내지 40중량%, 아졸계 화합물 0.1 내지 20중량% 및 잔부로서 물을 함유하고 있는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 수처리제 조성물을 수배관에 투여하는 것을 포함하는 수배관의 부식 및 스케일억제 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 수처리제 조성물에 있어서, 상기 몰리브덴산염으로는 소디움 몰리브데이트, 포타슘 몰리브데이트 등을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 아질산 염으로서는 소디움 나이트라이트, 포타슘 나이트라이트 등을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 포스포네이트로는 하이드록시 에틸리딘 디포스포닉산, 하이드록시 포스포노 카르복실산, 아미노 트리메틸렌포스포닉산, 포스포노부탄 트리 카르복실산 등을 단독으로 또는 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 아졸게 화합물로서는 톨릴트리아졸, 머캅토 벤조씨아졸, 벤조트리아졸 등이 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 몰리브덴산염 수배관에 산화 피막 또는 침전 피막을 형성함으로서 수배관과 전해질의 산화 환원 반응을 억제하는 역할을 하는 것으로서, 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 0.2 내지 25중량%로 사용하면 적당하며, 만일 그 사용량이 0.1중량% 미만이면 효과가 저하되고 30중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다. 아질산염 역시 금속 배관에 산화 피막을 형성하는 역할을 하는 것으로서, 수처리조성물 전체량 기준으로 0.1 내지 50중량%, 바람직하게는 0.2 내지 45중량%로 사용하면 적당하며, 그 사용량이 0.1중량% 미만이면 효과가 저하되고 50중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다. 포스포네이트는 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.1 내지 40중량%, 바람직하게는 1.0 내지 35중량%로 사용하면 적당하며 부식반응중 음극반응을 억제하는 기능 및 칼슘염 스케일 억제 기능이 우수하다. 만일 상기 포스포네이트의 사용량이 0.1중량% 미만이면 효과가 저하되고 40중량%을 초과하면 경제성이 떨어진다. 상기 아졸계 화합물은 수처리제 조성물 전체량 기준으로 0.1 내지 20중량%, 바람직하게는 0.2 내지 19중량%로 사용하면 적당하며 특히, 구리 및 구리화합물의 부식억제 능력이 탁월하다. 여기서 아졸계 화합물의 함유량이 0.1중량% 미만이면 방식효과가 미비하여 20중량%을 초과하면 경제성이 떨어진다. 본 발명의 수처리제 조성물은 필요한 경우 잔부로서 물을 혼합하여 전체 100중량%를 만들며, 또한 상기 잔부는 물과 함께 수산화나트륨을 더욱 포함할 수도 있다.

상기와 같은 조성을 가진 본 발명의 수처리제 조성물을 각종 산업용 수배관내의 물속에 수처리제를, 바람직하게는 50ppm 이상이 되도록 첨가하면, 수배관의 부식을 방지하고 스케일의 형성을 효과적으로 억제하며, 특히 칼슘포스페이트 스케일 위험이 있는 공정에 적용하면 효과적이다. 또한 본 발명의 수처리제는 종래의 수처리제와 대비하여 그 사용량이 월등히 적으므로, 대기중의 미생물에 의한 영향을 적게 받는다. 따라서 본 발명의 수처리제는 밀폐 순환 냉각시스템뿐 만 아니라 개방 순환 냉각시스템 등의 다양한 수배관에 대한 수처리제로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1-3]

온도 45℃에서 탄소강 시험편(0.218dm²) 및 구리 시험편(0.218dm²)을 회전속도 170rpm으로 5일간 회전시켜서 부식속도를 측정하였다. 이때 다음 표 1의 시험수질에 표 2에 표시된 수처리제를 200ppm의 농도로 유지시킨 후 실험하였고, 상기 시험편의 부식속도(mdd, ㎎/(dm²·day)를 표 4에 나타내었다.

[실시예 4-6]

테스트 용액을 밀폐시키고 50℃에서 7시간 정체시킨 후 테스트 용액을 0.45마이크로 미터 필터로 여과하여 칼슘정도를 측정하여 칼슘염 스케일 억제율을 측정하였다. 이때 다음 표 1의 시험수질에 표 2에 표시된 수처리제를 200ppm의 농도로 유지시킨 후 실험하였고, 칼슘염 스케일 억제율을 표 5에 나타내었다.

[표 1]

pH는 0.5N 수산화나트륨 수용액과 0.5N 황산 수용액으로 조절하였다.

Conductivity : 전기전도도

Ca-H : 칼슘경도(염화칼슘으로 조절하였다.)

Mg-H : 마그네슘경도(황산마그네슘으로 조절하였다.)

Cl^-: 염소이온(염화나트륨으로 조절하였다.)

[표 2]

포스포네이트 : 포스포노 부탄 트리 카르복실산(상품명 : Bayhibit AM, BAYER사 제품)

[비교예 1-3]

표 1의 시험수질에 다음 표 3에 표시된 수처리제를 200ppm의 농도로 유지시킨 후 상기 실시예 1-3과 동일한 방법으로 실험하여 부식속도의 결과를 표 4에 나타내었다.

[비교예 4-6]

표 1의 시험수질에 다음 표 3에 표시된 수처리제를 200ppm의 농도로 유지시킨후 상기 실시예 4-6과 동일한 방법으로 실험하여 칼슘염 스케일 억제율의 결과를 표 5에 나타내었다.

억제율 (%) =

Ct : 시험전의 시험액중의 칼슘 경도

Ce : 시험후의 시험액중의 칼슘경도

[표 3]

포스포네이트 : 포스포노 부탄 트리 카르복실산 (상품명 : Bayhibit AM, BAYER사 제품)

[표 4]

(단위 : mdd)

* mdd = ㎎ / (dm²·day)

[표 5]

(단위 : %)

상기 표 4에 의하면 표 1의 수질에 대한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 부식속도는 비교예 1 내지 3보다 부식속도가 훨씬 작았으며, 또한 상기 표 5에 의하면 본 발명에 따른 실시예 4 내지 6의 스케일 억제율이 비교예 4 내지 6의 경우 보다 억제율이 높은 수치를 나타내었다.

따라서, 본 발명의 수처리제는 금속의 부식 및 스케일 생성을 방지하는 효과가 매우 우수하며, 또한 본 발명의 수처리제는 금속표면에서 발생할 수 있는 부식 반응을 억제하여 부식이 일어날 수 있는 조건을 최대한 축소시킴으로써 탄소강과 구리재질에 대해 뛰어난 방식효과를 기대할 수 있고, 스케일을 억제하는 능력이 우수하므로 적은 양으로 부식 및 스케일을 동시에 조절하는 기능이 뛰어나다.

Claims (6)

1. 몰르브덴산염 01~30중량%,

   아질산염 0.1~50중량%,

   포스포네이트 0.1~40.0중량%,

   아졸계 화합물이 0.1~20.0중량% 및

   잔부로서 물을 포함하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 몰리브덴산염은 소디움 몰리브데이트 또는 포타슘 몰리브데이트인 것을 특징으로 하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 아질산염은 소디움 나이트라이트 또는 포타슘 나이트라이트인 것을 특징으로 하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 포스포네이트는 포스포노부탄 트리카르복실산, 하이드록시에틸리딘 디포스포닉산, 하이드록시포스포노 카르복실산 및 아미노 트리메틸렌 포스포닉산으로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 상기 아졸계 화합물은 톨릴트리아졸, 머캅토 벤조씨아졸 및 벤조트리아졸로 이루어진 군중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 수배관의 부식 및 스케일 억제용 수처리제 조성물.
6. 제 1항의 수처리제 조성물을 수배관에 투여하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관의 부식 및 스케일 억제 방법.